梯电气控制系统实现到达预定停靠站提前一定距离换速、平层时停靠的自动控制装置。
提前换速点与停靠站楼面的距离与电梯额定运行速度有关，速度越快，距离越长。可按表2—5的参数进行调整。
2．圆形永久磁铁式(双稳态磁开关)
此种开关是由装置在轿厢顶部的双稳态磁开关2，和装置在井道内导轨旁边支架上的并对应于每个层站适当位置的各个圆形永久磁铁3所组成，如图2—81所示为轿厢顶部分支架上的装置和上方的井道内部分导轨旁边支架上装置的直观图。
圆形永久磁铁的磁性较强，有N、S两个极，外直径一般为20mm，厚为10mm，中间有固定的孔，其结构如图2—82所示。双稳态磁性开关的结构，如图2—83所示。
双稳态磁性开关的工作原理如下：从图中可知，在干簧管上设置两个极性相反磁性较小的磁铁2，因有它的存在，可使干簧管中的触点维持现有状态。但因两个小磁铁吸力不足，不会使干簧管吸合，只有受到外界同极性的磁场作用时才能吸合，受到异性磁场时断开。例如：干簧管在未受到外界磁场影响时，触点处于断开状态，当电梯轿厢运行时，双稳态磁性开关与固定在井道里轿厢导轨上磁体架上的一个S极的圆形永久磁的相遇，在通过双稳态磁性开关中N极小磁铁时，由于两个相遇磁场相反(磁力削减)，这时干簧管触点仍为断开状态；当通过S极小磁铁时，由于磁场方向相同，干簧管触点受磁力影响而吸合(磁力增强所致)。当这个S极的圆形永久磁铁离开双稳态磁开关后，双稳态磁开关内的触点仍吸合；当外界的S极圆形永久磁铁由右向左与双稳态磁性开关相遇，通过S极小磁铁时，由于磁场方向相同，则保持干簧管吸合；通过N极小磁铁时，其磁场方向相反，磁力降低，不能再保持状态，使于簧管触点断开。 六、选层器
选层器设置在机房或隔层内，是模拟电梯运行状态，向电气控制系统发出相应信号的装置。 1．机械式选层器
它是一种以机械传动模拟电梯运行，以缩小的比例准确反映轿厢运行位置，并以电气触头的电信号实行多种控制功能的装置。其作用多为发出减速指令，指示轿厢位置，消除应答完毕的召唤信号，确定运行方向，控制开门等。 图2—84所示是常用的选层器传动系统示意图。穿孔钢带9与轿厢连接，轿厢运动驱动安装在机房中选层器钢带轮3转动，由于是采用链齿式传动，钢带在轮上无打滑现象，因此能准确反映电梯实际运行速度。然后再通过一对链轮2将运动传给箱体中的动拖板6，传动拖板随着电梯的升降而升降，且以缩小的比例，准确地反映轿厢运动位置，其缩小的比例称为缩比尺。
1—轿厢；2—链轮；3—钢带轮；4—链条；5—层站静触头；6—动拖板(触头)；7—选层器箱；8—减速器；9—穿孔钢带；10—张紧轮
缩比尺可以根据层楼高度、电梯的运行速度、减速距离等条件确定。在国产电梯中常用的缩比尺有1：60、1：100等。
选层器箱体除了传动机构及动拖板外，还装有静触头盘，有的还装有磁感应开关的隔磁板，作为减速指令发出装置。 机械式选层装置工作过程：见图2—84，当电梯做上或下运动时，带动钢带7运动，钢带牙轮(钢带轮)3带动链条4，经减速器8又经链条传动，带动选层器上的动拖板6运动，把轿厢运动模拟到动拖板上。根据运动情况，动拖板与选层
器机架上层站定触头接触和离开，完成电气接点离合，起到了电气开关作用。定触头每层一块，其功能通常有轿厢位置指示，上、下换速，上、下行定向，轿内选层消号，厅外上、下呼梯消号等。例如：电梯位于三层，在轿厢内按动五层内选按钮，控制柜的内选继电器吸合，因动拖板位于选层器机架上三层，当电梯轿厢向上运行时，动拖板也同时向上运动。一旦动拖板的换速触点，接触到五层的换速接点时，换速继电器动作，电梯减速。电梯平层后，动滑板打开内选自保回路，消去五层内选信号。 2．电动式选层器
电动式选层器又称刻槽式选层器，如图2—85所示，可装置在控制柜内。其结构由伺服电动机1、螺杆2、螺母3和继电器接点4组成。
电动式选层器的工作过程是：当电梯轿厢在井道内移动时，井道内安装的遮磁板和轿厢上安装的感应器相互插入时便发出信号，此信号送给伺服电动机，电动机便转动一定的角度(90°或180°等)，螺杆跟着转动，而与螺杆配合的螺母(不转动)则向上或向下移动一定的距离(一层楼或几层楼)，与轿厢位置成比例同步运动，由于螺母的移动，便拨动继电器的接点，使之接通或断开，达到选层的目的。 3．电气选层器(继电器式选层器)
这种选层器实际上是一个步进开关装置，可代替机械式选层器。对于电气选层器来说，必须特别注意依次顺序前进和后退的规定。
这种选层装置，通常由双稳态磁性开关、圆形永久磁铁、选层器方向记忆继电器、选层器步进限位器、记忆继电器选层继电器，以及选层器的端站校正装置等组成。
井道信息是由装在轿厢导轨上各层支架上的圆形永久磁铁和装在轿厢顶上一组双稳态磁开关来完成。各层选层信号是由机房内控制屏上的层楼继电器来执行。
其工作原理是：轿厢在井道内的位罩信号，由双稳态开关与圆形永磁铁之间位置决定，用这信号控制继电器组成选层器。选层器在双稳态磁开关离开相应的楼层后，双稳态磁开关与圆形永久磁铁相遇，使双稳态磁开关中的接点动作，一个位置一个位置地递进，继电器选层器动作超前于轿厢，并使控制系统有足够的时间，决定停车的距离。 4．电脑选层器(电子选层器)
这种选层器是利用数字脉冲信号、微处理机等手段组成的选层器。它是将脉冲信号的数字量相对于轿厢运行的距离量进行选层，它利用装在曳引电动机或限速器轮上的光码盘，在电动机转动时产生光脉冲信号，其脉冲量的多少决定了电梯的平层精度，如图2—86所示。
旋转编码器与电动机同轴连接，随电动机的转动，产生脉冲信号输出。
根据脉冲的输出。可以检测运行距离。光码盘(转盘)随轿厢的运行旋转，LED发出的光线通过定盘穿过转盘的间隙。每一转产生1024个脉冲，采用两相检测，两相相差90°，因此可以判断轿厢是上行还是下行。
图2—87所示为电脑选层器的构成图。用旋转编码器检测的电动机的转数检出轿厢的移动距离。由方向判断回路检测运行方向送副微机。电梯安装完成后，将电梯停在底层，通过MPU上的小键盘操作，使电梯进入自动高测定运行，将各层数据写入EEPROM。每层数据是通过轿顶感应器经过隔磁板取得的。微机内部设层高表记录各层的层高数据。
1—计数值；2—电动机；3—旋转编码器；4—方向检测；5—计数器；6—副微机；7—指移动距离
旋转编码器取得了电梯的位置信号，要完成选层器的功能，微机内部设置了同步位置、先行位置、先行层等几个变量，分析之间的关系，并进行同步位置的校．正。校正是利用轿顶的感应器进行的。 七、控制柜
控制柜是电梯电气系统完成各种控制任务，实现各种功能的控制中心。
控制柜由柜体和各种控制电器元件组成。控制柜中装配的元件，其数量规格主要与速度、控制方式、曳引电机大小等参数有关，目前交流电梯主要有三个品种，每种因参数不同略有区别，交流双速电梯，控制系统现一般由微机组成，动力输出由接触器完成，接触器较多，交流调压调速电梯的动力输出由交流调压调速器完成，配以相对较少的接触器组成。变频变压调速电梯目前较多，由变频器配以很少的接触器完成电梯的动力输出，由微机控制，故障率较低，结构紧凑、美观。
第二章-第六节 电梯安全保护装置
电梯是频繁载人的垂直运输工具，必须有足够的安全性。电梯的安全，首先是对人员的保护，同时也要对电梯本身和所载物资以及安装电梯的建筑物进行保护。为了确保电梯运行中的安全，在设计时设置了多种机械、电气安全装置：超速保护装置——限速器、安全钳；超越行程的保护装置——强迫减速开关、终端限位开关。终端极限开关分别达到强迫减速、切断方向控制电路、切断动力输出(电源)的三级保护；冲顶(蹲底)保护装置——缓冲器；门安全保护装置——层门门锁与轿门电气联锁及门防夹人的装置；轿厢超载保护装置及各种装置的状态检测保护装置(如限速器断绳开关、钢带断带开关)——确保功能完好下电梯工作以及电气安全保护系统——供电系统保护、电机过载、过流等装置及报警装置等。这些装置共同组成了电梯安全保护系统，以防止任何不安全的情况发生。同时，电梯的维护和使用必须随时注意，随时检查安全保护装置的状态是否正常有效，很多事故就是由于未能发现、检查到电梯状态不良和未能及时维护检修，及不正确使用造成的。所以司机必须了解掌握电梯的工作原理，能及时发现隐患并正确合理地使用电梯。 一、防超越行程的保护
为防止电梯由于控制方面的故障，轿厢超越顶层或底层端站继续运行，必须设置保护装置以防止发生严重的后果和结构损坏。
防止越程的保护装置一般是由设在井道内上下端站附近的强迫换速开关、限位开关和极限开关组成。这些开关或碰轮都安装在固定于导轨的支架上，由安装在轿厢上的打板(撞杆)触动而动作。
图2—88所示是目前广泛使用的电气开关或极限开关的安装示意图。其强迫换速开关、限位开关和极限开关均为电气开关，尤其是限位和极限开关必须符合电气安全触点要求。图2—89所示是使用铁壳刀闸作极限开关的安装示意图，刀闸极限开关安装在机房，刀闸刀片转轴的一端装有棘轮上绕有钢丝绳。钢丝绳的一端通过导轮接到井道顶上、下极限开关碰轮，另一端吊有配重以张紧钢丝绳。当轿厢的打板撞动碰轮时，由钢丝绳传动将刀闸断开。由于刀闸是串在主电路上，所以就将主电路断开了。在轿厢打板与碰轮脱离后，再由人工将刀闸复位。这种极限开关由于传动比较复杂，在大提升高度时钢丝绳不易张紧而易误动作，目前只在一些旧电梯和低层站的货梯中有使用。
1、6—终端极限开关；2—上限位开关；3—上强迫减速开关；4—下强迫减速开关；5—下限位开关；7—导轨；8—井道顶部；9—井道底部
1—导轮；2—钢丝绳；3—终端极限开关；4—张紧配重；5—导轨；6—轿厢；7—极限开关上碰轮；8—上限位开关；9—上强迫减速开关；10—上开关打板；11—下开关打板；12—下强迫减速开关；13—下限位开关；14—极限开关下碰轮
强迫换速开关是防止越程的第一道关，一般设在端站正常换速开关之后。当开关撞动时，轿厢立即强制转为低速运行。在速度比较高的电梯中，可设几个强迫换速开关，分别用于短行程和长行程的强迫换速。
限位开关是防越程的第二道关，当轿厢在端站没有停层而触动限位开关时，立即切断方向控制电路使电梯停止运行。但此时仅仅是防止向危险方向运行，电梯仍能向安全方向运行。
极限开关是防越程的第三道保护。当限位开关动作后电梯仍不能停止运行，则触动极限开关切断电路，使驱动主机迅速停止运转。对交流调压调速电梯和变频调速电梯极限开关动作后，应能使驱动主机迅速停止运转，对单速或双速电梯应切断主电路或主接触器线圈电路，极限开关动作应能防止电梯在两个方向的运行，而且不经过称职的人员调整，电梯不能自动恢复运行。
极限开关安装的位置应尽量接近端站，但必须确保与限位开关不联动，而且必须在对重(或轿厢)接触缓冲之前动作，并在缓冲器被压缩期间保持极限开关的保护作用。
限位开关和极限开关必须符合电气安全触点要求，不能使用普通的行程开关和磁开关、干簧管开关等传感装置。 防越程保护开关都是由安装在轿厢上的打板(撞杆)触动的，打板必须保证有足够的长度，在轿厢整个越程的范围内都能压住开关，而且开关的控制电路要保证开关被压住(断开)时，电路始终不能接通。
防越程保护装置只能防止在运行中控制故障造成的越程，若是由于曳引绳打滑制动器失效或制动力不足造成轿厢越程，上述保护装置是无能为力的。 二、限速器和安全钳
正常运行的轿厢，一般发生坠落事故的可能性极少，但也不能完全排除这种可能性。一般常见的有以下几种可能的原因：
1．曳引钢丝绳因各种原因全部折断； 2．蜗轮蜗杆的轮齿、轴、键、销折断；
3．曳引摩擦绳槽严重磨损，造成当量摩擦系数急剧下降，而平衡失调，轿厢又超载，则钢丝绳和曳引轮打滑； 4．轿厢超载严重，平衡失调，制动器失灵；
5．因某些特殊原因，例如平衡对重偏轻、轿厢自重偏轻，造成钢丝绳对曳引轮压力严重减少，致使轿厢侧或对重侧平衡失调，使钢丝绳在曳引轮上打滑。
只要发生以上五种原因之一种，就可能发生轿厢(或对重)急速坠落的严重事故。
因此按照国家有关规定，无论是乘客电梯、载货电梯、医用电梯等，都应装置限速器和安全钳系统。
在电梯的安全保护系统中，提供的综合的安全保障是限速器、安全钳和缓冲器。当电梯在运行中无论何种原因使轿厢发生超速、甚至坠落的危险状况而所有其他安全保护装置均未起作用的情况下，则靠限速器、安全钳(轿厢在运行途中起作用)和缓冲器的作用使轿厢停住而不致使乘客和设备受到伤害。所以限速器和安全钳是防止电梯超速和失控的保护装置。
限速器是速度反应和操作安全钳的装置。当轿厢运行速度达到限定值时(一般为额定速度的115％以上)，能发出电信号并产生机械动作，以引起安全钳工作的安全装置。所以限速器在电梯超速并在超速达到临界值时起检测及操纵作用。 安全钳是由于限速器的作用而引起动作，迫使轿厢或对重装置制停在导轨上，同时切断电梯和动力电源的安全装置。安全钳则是在限速操纵下强制使轿厢停住的执行机构。
限速器通常安装在电梯机房或隔音层的地面，它的平面位置一般在轿厢的左后角或右前角处，如图2—90所示。限速器绳的张紧轮安装在井道底坑。限速器绳绕经限速器轮和张紧轮形成一全封闭的环路，其两端通过绳头连接架安装在轿厢架上操纵安全钳的杠杆系统。张紧轮的重量使限速器绳保持张紧，并在限速器轮槽和限速器绳之间形成摩擦力。轿厢上、下运行同步地带动限速器绳运动从而带动限速器轮转动。如图2—91所示。
1—轿厢；2—轿厢导轨；3—限速器；4—对重；5—对重导轨；6—井道围壁
根据电梯安全规程的规定，任何曳引电梯的轿厢都必须设有安全钳装置，并且规定此安全钳装置必须由限速器来操纵，禁止使用由电气、液压或气压装置来操作安全钳。当电梯底坑的下方有人通行或能进入的过道或空间时，则对重也应设有限速器安全钳装置。
安全钳装置的构成及其运动分析：
安全钳装置装设在轿厢架或对重架上，它由两部分组成；
(1)操纵机构：它是一组连杆系统，限速器通过此连杆系统操纵安全钳起作用。如图2—92中的6，图2—93中的6。 (2)制停机构：也叫做安全钳(嘴)，作用是使轿厢或对重制停，夹持在导轨上。如图2—92中的1，图2—93中的5。
1—安全钳；2—轿厢；3—眼速器绳；4—张紧轮；5—限速器；6—连杆系统
1—限速器；2—限速器绳；3—张紧轮；4—限速器断绳开关；5—安全钳；6—连杆系统；7—安全钳动作开关；8—眼速器绳头
安全钳需要有两组，对应地安装在与两根导轨接触的轿厢外两侧下方处。常见的是把安全钳安装在轿厢架下梁的上面。
如图2—92和图2—93所示，限速绳两端的绳头与安全钳杠杆的驱动连杆相连接。电梯正常运行时，轿厢运动通过驱动连杆带动限速器绳和限速器运动，此时，安全钳处于非动作状态，其制停元件与导轨之间保持一定的间隙。当轿厢超速达到限定值时，限速器动作使夹绳夹住限速器绳，于是随着轿厢继续向下运动，限速器绳提起驱动连杆促使连杆系统6联动，两侧的提升拉杆被同时提起。带动安全钳制动楔块1与导轨接触，两安全钳同时夹紧在导轨上，使轿厢制停。安全钳动作时，限速器的安全开关或安全钳提拉杆操纵的安全开关，都会断开控制电路，迫使制动器失电制动。 只有当所有安全开关复位，轿厢向上提起时，才能释放安全钳。安全钳不恢复到正常状态，电梯不能重新使用。 1．限速器
限速器按动作原理可分为摆锤式和离心式两种，离心式限速器较为常用。如图2—94所示为上摆锤式限速器。轿厢在运行时，通过限速器绳头拉动限速器绳，使限速器绳轮和连在一起的凸轮和控制轮(棘轮)同步转动。摆锤由调节弹簧拉住，锤轮压在凸轮上，凸轮转动使摆锤上下摆动。转动速度大，摆锤的摆动幅度也大。当轿厢运行超速时，由于摆锤摆动幅度加大，触动超速开关，切断电梯安全电路，使电梯停止运行。若电梯在向下运行，超速开关动作后没有停止而继续超速运动，则当速度超过额定速度115％以后，因摆锤摆动幅度的进一步加大，棘爪卡入制动轮中，使制动轮和连在一起的限速器绳轮停止转动，由限速器绳头和联动机构将安全钳拉动，轿厢制停。摆锤式限速器一般用于速度较低的电梯。
1—调节弹簧；2—制动轮；3—凸轮；4—超速开关；5—摆杆；6—棘爪
如图2—95所示是离心式带夹绳钳的限速器。当轿厢运行时限速器绳带动限速器绳轮旋转，通过拉簧13使同轴的离心甩块旋转并向外甩开。当电梯超速时甩块首先将开关打板2打动，使电气触点断开，切断安全电路。在下行时若电梯还在继续超速，由于甩块的进一步甩开将夹绳打板10打动，使正常时被夹绳打板卡住的夹绳钳块掉下卡住限速器绳。卡绳的力量可由弹簧4进行调节。
1—开关打板碰铁；2—开关打板；3—夹绳打板碰铁；4—夹绳钳弹簧；5—离心重块弹簧；6—限速器绳轮；7—离心重块；8—电开关触头；9—电开关；10—夹绳打板；11—夹绳钳；12—轮轴；13—拉簧；14—限速器绳
如图2—96所示是一种离心式有压绳装置的限速器。在超速时，首先由甩块上的一个螺栓打动安全开关。当继续超速时，甩块进一步甩开触动棘爪卡在制动轮上，制动轮拉动触杆通过压杆将压块压在限速器绳轮的钢丝绳上。使绳轮和限速器绳被刹住。压块的压紧力由弹簧5调定。